初步瞭解濾波器 經典濾波算法

1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)

2、中位值濾波法

3,算術平均濾波法

4,遞推平均濾波法

5,中位值平均濾波法(防脈衝干擾平均濾波法)

6,限幅平均濾波法(限幅濾波法+遞推平均濾波法)

7,一階滯後濾波法

8,加權遞推平均濾波法

9,消抖濾波法

10,限幅消抖濾波法

11,IIR數字濾波器

 

1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)
    A、方法:
        根據經驗判斷,確定兩次採樣允許的最大偏差值(設爲A)
        每次檢測到新值時判斷:
        如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
        如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值
    B、優點:
        能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾
    C、缺點
        無法抑制那種週期性的干擾
        平滑度差
    
2、中位值濾波法
    A、方法:
        連續採樣N次(N取奇數)
        把N次採樣值按大小排列
        取中間值爲本次有效值
    B、優點:
        能有效克服因偶然因素引起的波動干擾
        對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
    C、缺點:
        對流量、速度等快速變化的參數不宜

3、算術平均濾波法
    A、方法:
        連續取N個採樣值進行算術平均運算
        N值較大時:信號平滑度較高,但靈敏度較低
        N值較小時:信號平滑度較低,但靈敏度較高
        N值的選取:一般流量,N=12;壓力:N=4
    B、優點:
        適用於對一般具有隨機干擾的信號進行濾波
        這樣信號的特點是有一個平均值,信號在某一數值範圍附近上下波動
    C、缺點:
        對於測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用
        比較浪費RAM
        
4、遞推平均濾波法(又稱滑動平均濾波法)
    A、方法:
        把連續取N個採樣值看成一個隊列
        隊列的長度固定爲N
        每次採樣到一個新數據放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)
        把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果
        N值的選取:流量,N=12;壓力:N=4;液麪,N=4~12;溫度,N=1~4
    B、優點:
        對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高
        適用於高頻振盪的系統    
    C、缺點:
        靈敏度低
        對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差
        不易消除由於脈衝干擾所引起的採樣值偏差
        不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合
        比較浪費RAM
        
5、中位值平均濾波法(又稱防脈衝干擾平均濾波法)
    A、方法:
        相當於“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”
        連續採樣N個數據,去掉一個最大值和一個最小值
        然後計算N-2個數據的算術平均值
        N值的選取:3~14
    B、優點:
        融合了兩種濾波法的優點
        對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的採樣值偏差
    C、缺點:
        測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣
        比較浪費RAM


6、限幅平均濾波法
    A、方法:
        相當於“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
        每次採樣到的新數據先進行限幅處理,
        再送入隊列進行遞推平均濾波處理
    B、優點:
        融合了兩種濾波法的優點
        對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的採樣值偏差
    C、缺點:
        比較浪費RAM

7、一階滯後濾波法
    A、方法:
        取a=0~1
        本次濾波結果=(1-a)*本次採樣值+a*上次濾波結果
    B、優點:
        對週期性干擾具有良好的抑制作用
        適用於波動頻率較高的場合
    C、缺點:
        相位滯後,靈敏度低
        滯後程度取決於a值大小
        不能消除濾波頻率高於採樣頻率的1/2的干擾信號
        
8、加權遞推平均濾波法
    A、方法:
        是對遞推平均濾波法的改進,即不同時刻的數據加以不同的權
        通常是,越接近現時刻的數據,權取得越大。
        給予新採樣值的權係數越大,則靈敏度越高,但信號平滑度越低
    B、優點:
        適用於有較大純滯後時間常數的對象
        和採樣週期較短的系統
    C、缺點:
        對於純滯後時間常數較小,採樣週期較長,變化緩慢的信號
        不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,濾波效果差

9、消抖濾波法
    A、方法:
        設置一個濾波計數器
        將每次採樣值與當前有效值比較:
        如果採樣值=當前有效值,則計數器清零
        如果採樣值<>當前有效值,則計數器+1,並判斷計數器是否>=上限N(溢出)
            如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,並清計數器
    B、優點:
        對於變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,
        可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動
    C、缺點:
        對於快速變化的參數不宜
        如果在計數器溢出的那一次採樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導入系統

10、限幅消抖濾波法
    A、方法:
        相當於“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
        先限幅,後消抖
    B、優點:
        繼承了“限幅”和“消抖”的優點
        改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導入系統
    C、缺點:
        對於快速變化的參數不宜


第11種方法:IIR 數字濾波器 

A. 方法:
   確定信號帶寬, 濾之。
   Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + ... + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + ... + bk*X(n-k)

B. 優點:高通,低通,帶通,帶阻任意。設計簡單(用matlab)
C. 缺點:運算量大。
  

二階IIR表達式

基於Simulink的FIR濾波器設計與仿真https://blog.csdn.net/cenzmin/article/details/44098213

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章